A subtropical episode of production of kinetic energy from condensation heating

Summary The mutually interacting pressure wave and diabatic heating wave originally cause the observed tropical disturbances. The equivalent barotropic models relate the tendency of vorticity with the convective heating effect directly, and so these models elucidate the roles of these mutually interacting waves on the development of observed tropical disturbances readily. The exact solution for the complex frequency adequately explains the growth and movement of tropical disturbances during summer. The results are divided into two parts 1) for the upper atmosphere 2) for the lower atmosphere. For the upper atmosphere during summer, the standing and amplifying natures of wave numbers 1 and 2 are satisfactorily interpreted. So the standing natures and the intensity variations of Atlantic trough, African high, Tibetan high, Pacific trough, and Mexican high etc. are also explained thereby. Also, the amplification and westward movement of short wave number 8 are interpreted. For the lower atmosphere during summer, the amplifications and westward movements of Carribean easterly wave, African monsoon cyclone, Indian monsoon depression, west Pacific ITCZ wave etc. are explained.

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Die Entstehung tropischer Störungen

Zusammenfassung Die sich gegenseitig beeinflussende Druckwelle und diabatische Erwärmungswelle verursachen ursprünglich die beobachteten tropischen Störungen. Die äquivalentbarotropen Modelle verbinden die Vorticity-Tendenz mit dem konvektiven Erwärmungseffekt direkt, und damit erklären diése Modelle die Bedeutung dieser sich gegenseitig beeinflussenden Wellen für die Entwicklung der beobachteten tropischen Störungen. Die exakte Lösung für den Häufigkeitskomplex erklärt hinreichend die Entwicklung und die Bewegung tropischer Störungen im Sommer.Die Ergebnisse werden in solche für die obere Atmosphäre und für die untere Atmosphäre unterteilt. Für die obere Atmosphäre im Sommer sind die beständigen und sich verstärkenden Formen der Wellenzahl 1 und 2 befriedigend interpretiert. Damit sind auch die beständigen Formen und die Intensitätsänderungen des atlantischen Troges, des afrikanischen Hochs, des tibetischen Hochs, des pazifischen Troges und des mexikanischen Hochs erklärt. Auch die Verstärkung und Westwärtsbewegung der kurzen Wellenzahl 8 sind erklärt. Für die untere Atmosphäre im Sommer sind die Verstärkung und Westwärtsbewegung der karibischen östlichen Welle, der afrikanischen Monsun-Zyklone, der indischen Monsun-Depression, der westpazifischen ITCZ-Welle und der zentralpazifischen ITCZ-Welle erklärt.

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1 Figure     

On the meridional distribution of climate changes due to doubling of CO2 content in the atmosphere

Summary A two-dimensional radiative-convective model has been developed to calculate mean annual zonally-averaged temperature profiles for 18 latitudinal belts each of 10° width. The model includes meridional heat transport and impacts of surface albedo and lapse rate feedback mechanisms. In view of its flexibility and computational efficiency compared to a three-dimensional general circulation model, this model may serve as a useful tool in studying the climate sensitivity to external forcings.The model has been successfully applied to reproduce the meridional variation of climatic elements for the standard atmosphere. Next, the climate sensitivity to a doubling of atmospheric CO₂ has been examined. The surface temperature response ranges from 1.6 °C near the equator to 4 °C in polar regions with a global mean of 2.1 °C. The meridional distribution of surface warming due to doubled CO₂ simulated by our model agrees qualitatively with those obtained by NCAR and GFDL global circulation models in that the largest warmings in all three simulations are found at high latitudes in the Northern Hemisphere. An interesting feature of our findings is that the maximum response due to doubled CO₂ tends to descend from the upper troposphere at low latitudes to the surface at high latitudes. The responses of the transport of sensible and latent heat are in opposite direction thus leading to only slight but positive changes in the total meridional heat flux.

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Zusammenfassung Es wurde ein zweidimensionales Strahlungs-Konvektions-Modell entwickelt, um zonal gemittelte Temperaturprofile für 10° breite Gürtel zu berechnen. Das Modell beinhaltet meridionalen Wärmetransport, Einflüsse der Albedo und des vertikalen Temperaturgradienten. Aufgrund seiner Flexibilität und rechnerischen Effizienz im Vergleich zu dreidimensionalen Modellen der allgemeinen Zirkulation, kann dieses Modell gut zum Studium der Sensitivität des Klimas auf äußere Antriebe verwendet werden.Das Modell wurde zuerst erfolgreich angewandt, um die meridionale Variabilität der Klimaelemente für die Standardatmosphäre zu reproduzieren. Dann wurde die Sensitivität gegenüber einer Verdoppelung des atmosphärischen CO₂ untersucht. Die Veränderungen an der Erdoberfläche reichten von 1.6 °C nahe dem Äquator bis zu 4 °C in Polnähe mit einem globalen Mittel von 2.1 °C. Die meridionale Verteilung stimmt qualitativ mit den Modellergebnissen von NCAR und GFDL überein. Alle prognostizieren die größten Erwärmungen in den hohen Breiten der Nordhemisphäre. Ein interessantes Ergebnis dieser Untersuchung ist, daß die größte Erwärmung von der oberen Troposphäre in niedrigen Breiten in hohen Breiten zur Oberfläche absinkt. Die Prognosen für die Änderung des Transports von fühlbarer und iatenter Wärme zeigen den umgekehrten Effekt. Das führt zu einem geringen Anstieg des meridionalen Wärmeflusses.

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With 9 Figures     

Heating of a small Alpine valley

Summary Two- and three-dimensional fields of meteorological variables are constructed from measurements in a small Alpine end valley during daytime of two fine weather days. These are fields of the surface energy balance, of temperature and wind. With these data the energy budget of the valley atmosphere is calculated. In the morning, the sensible heat which is released on the valley surface is used to heat the valley atmosphere. The advection terms are rather small. In the afternoon, the energy gain is nearly completely exported out of the valley region. The transport is managed by advection with the valley wind and the related upward motion, which are branches of the valley wind system which overlap into the next larger valley. The role of a small valley in the interplay of the thermal circulation systems in the heating of the mountainous boundary layer is discussed.

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Erwärmung eines kleinen Alpentals

Zusammenfassung Messungen in einem kleinen alpinen Endtal gestatten die Berechnung zwei- und dreidimensionaler Felder meteorologischer Größen tagsüber an zwei Schönwettertagen. Dies sind Felder der Terme der Energiebilanz am Untergrund, der Temperatur und des Windes. Daraus läßt sich der Energiehaushalt der Talatmosphäre berechnen. Am Vormittag wird die am Untergrund freigesetzte fühlbare Wärme zur Erwärmung des Tals genutzt, die Advektionsterme sind ziemlich klein. Am Nachmittag wird dieser Wärmegewinn nahezu vollständig aus dem Talbereich exportiert. Dieser Transport wird durch die Advektion mit dem Talwind und dem resultierenden Aufwind bewerkstelligt, die Zweige eines ins nächste Tal übergreifenden Talwindsystems sind. Die Rolle eines kleinen Alpentals im Zusammenspiel der verschiedenen thermischen Zirkulationssysteme bei der Erwärmung der Gebirgsgrenzschicht wird diskutiert.

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With 6 Figures     

Further results of the analysis of central England temperature data

Summary Central England temperature data for 1659–1986 are analysed using a new procedure for separating the trend from monthly mean temperatures. The method has been developed without any important assumption relating to the trend function. The monthly trends are illustrated. It is suggested that a general warming tendency underlies various cooling and warming periods. Several autoregressive-moving average (ARMA) processes have been fitted to the stationarized time series of which an ARMA (2, 1) process proved to be the most appropriate model. Calculations on the data after adjustment to remove non-linear trends show much lower autocorrelations of yearly and individual monthly mean temperatures than estimated before.

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Zusammenfassung In vorliegender Studie werden Temperaturdaten von Mittelengland des Zeitraums 1659 bis 1986 unter Zuhilfenahme eines neuen Verfahrens zur Trennung von Trend und Monatsmittel analysiert. Die Methode wurde ohne besondere Annahme für die Temperaturtrendfunktion entwickelt. Die Monatstrends werden illustriert. Daraus ergibt sich eine allgemeine Tendenz der Erwärmung, der Perioden der Abkühlung und der Erwärmung überlagert sind. Verschiedene Verfahren mit autoregressiven gleitenden Mitteln (ARMA) wurden an die stationären Zeitserien angepaßt, wobei sich ein bestimmter ARMA-Prozeß (2, 1) als besonders geeignet erwies. Nach einer Anpassung durch Entfernung der nichtlinearen Trends ergaben die Berechnungen weit niedrigere Autokorrelationen der jährlichen und monatlichen Temperaturmittelwerte als bislang angenommen.

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With 6 Figures     

Turbidity measurements of Saharan aerosol and their effects on atmospheric heating and planetary reflectivity

Summary Eleven months of atmospheric turbidity measurements were made in Tozeur, Southern Tunisia, located at the northern edge of the Sahara. These measurements were done with a Linke-Feussner actinometer equipped with broad band Schott filters (OG1, RG2, RG8). These filters were chosen, as they have demonstrated a good stability with time. The lowest values of turbidity were found in winter, which is the rainy season for this area. In spring (April) the largest number of sand storms were observed, but the turbidity remained high for the whole summer. A mean Linke turbidity factor of 5.39 was derived, which is a value otherwise generally found only in industrial areas. Mean values of Ångström coefficients were = 0.34 and = 1.20.Aerosol particles were also sampled with nucleopore membrane filters. The chemical analyses of the particles with an X-ray spectrometer showed that most of the smaller ones had a chemical composition similar to sand. Other, larger ones showed high amounts of Ca and Cl; these are believed to have originated in Chott Djerid, the largest dried-out salt lake in Tunisia, which is located 20 km southeast of Tozeur.Model calculations of the radiative transfer for the solar spectrum were carried out, taking the turbidity measurements and ground truth measurements of albedo [33] into account. A perturbation experiment was carried out, changing turbidity and surface reflectivity. It was found that an increased surface reflectivity had a cooling effect at the surface, and a warming effect on the lowest kilometer of the atmosphere. Further, increases in turbidity resulted again in cooling at the surface, but with additional warming of the atmosphere. The combined increases of surface reflectivity and turbidity had a somewhat balancing effect as far as planetary albedo was concerned.

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Messungen der Trübung des Aerosols der Sahara und ihre Auswirkungen auf die Erwärmung der Atmosphäre und auf die planetare Reflexionsfähigkeit

Zusammenfassung Elf Monate hindurch wurden in Tozeur in Süd-Tunesien am Nordrand der Sahara Messungen der atmosphärischen Trübung durchgeführt. Diese Messungen wurden mit einem Linke-Feussner gemacht, das mit Breitband Schott-Filter OG1, RG2 und RG8 ausgerüstet ist. Die kleinsten Trübungswerte wurden im Winter gefunden, der für dieses Gebiet die Regenzeit ist. Im Frühling (April) wurde die größte Zahl von Sandstürmen beobachtet und die Trübung blieb auch im ganzen Sommer groß. Es wurde ein mittlerer Trübungsfaktor nach Linke von 5.39 bestimmt. Das ist ein Wert, der im allgemeinen nur in Industriegebieten gefunden wird. Die Mittelwerte der Ångström-Koeffizienten betrugen = 0,34 und = 1,20.Mit Membranfiltern wurden auch Aerosolteilchen gesammelt. Die mit einem Röntgenstrahlen-Spektrometer durchgeführten chemischen Analysen der Teilchen zeigten, daß die kleineren Teilchen meist eine dem Sand ähnliche chemische Zusammensetzung haben. Größere Teilchen zeigten hohe Beträge von Ca und Cl. Diese haben ihren Ursprung scheinbar im Chott Djerid, dem größten ausgetrockneten Salzsee in Tunis, der 20 km südöstlich von Tozeur liegt.Es wurden Modellrechnungen der Strahlungsübertragung für das Sonnenspektrum durchgeführt, wobei die Trübungsmessungen und die Albedomessungen in Rechnung gezogen worden sind. Es wurden auch Störungsexperimente mit geänderter Trübung und Oberflächenreflexion durchgeführt. Es wurde gefunden, daß zunehmende Oberflächenreflexion einen Abkühlungseffekt an der Oberfläche und einen Erwärmungseffekt im untersten Kilometer der Atmosphäre zeigt. Ferner bewirkt eine Zunahme der Trübung ebenfalls eine Abkühlung der Oberfläche, aber zusätzliche Erwärmung der Atmosphäre. Die kombinierte Zunahme der Oberflächenreflexion und der Trübung hatte einen etwas ausgleichenden Effekt, soweit die planetare Albedo betroffen war.

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With 13 Figures     

A calculation of the large scale three dimensional distribution of diabatic heating in the atmosphere

Summary The large scale three-dimensional diabatic heating in the atmosphere is computed at 12 isentropic surfaces for a particular twelve hour time period. Using a method due toErtel, the continuity equation is combined with the equations of motion to give an explicit relation between diabatic heating and changes in potential vorticity and stability along isentropic surface trajectories. The results are barely of useful accuracy and reliability and this only under favorable conditions. The distribution of diabatic heating is qualitatively reasonable in the regions near the tropopause, close to the ground, above a cloud or moist layer, and within an area of general condensation. Errors and approximations make the computed values completely unreliable in areas of large anticyclonic vorticity or large baroclinity. Comparison of magnitudes with those computed from rainfall observations and with those measured directly at the earth's surface shows agreement in sign and within a factor of three in the areas of best data. The results emphasize that there are regions and periods where diabatic heating in the free atmosphere may be important in controlling atmospheric behavior. Sample calculations in one of these regions using values of diabatic heating computed by this study illustrate that this process is of comparable importance with the adiabatic process in determining vertical velocity.

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Zusammenfassung Die großräumige nichtadiabatische Erwärmung der Atmosphäre in 12 isentropen Flächen während eines 12stündigen Zeitabschnittes wird berechnet. Unter Verwendung einer Methode vonErtel liefert eine Kombination der Kontinuitätsgleichung mit den Bewegungsgleichungen eine explizite Beziehung zwischen der nichtadiabatischen Erwärmung, der potentiellen Vorticity und der Stabilität entlang der isentropen Trajektorien. Das Resultat ist von beschränkter Genauigkeit — und auch dies nur unter günstigen Bedingungen. Qualitativ brauchbare Verteilungen der nichtadiabatischen Erwärmung erhält man nahe der Tropopause, in Bodennähe, über einer Schicht von Wolken oder feuchter Luft und innerhalb der Zonen mit verbreiteter Kondensation. In Gebieten mit großer antizyklonaler Vorticity oder großer Baroklinität werden die berechneten Werte infolge von Meß- und Approximationsfehlern völlig ungenau. In den Gebieten mit optimalen Voraussetzungen stimmen die berechneten Werte mit den aus Niederschlagsmessungen abgeleiteten oder am Boden direkt beobachteten im Vorzeichen und innerhalb eines Faktors von 3 überein. Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung weisen erneut darauf hin, daß in manchen Gebieten bzw. Zeitabschnitten das Verhalten der freien Atmosphäre durch nichtadiabatische Erwärmung wesentlich beeinflußt sein kann. Stichprobenweise Berechnungen für eines dieser Gebiete zeigen, daß die theoretisch ermittelte nichtadiabatische Erwärmung für die resultierende Vertikalgeschwindigkeit der Luft quantitativ von ähnlicher Bedeutung ist wie der adiabatische Prozeß.

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Résumé L'auteur a calculé le réchauffement non adiabatique, à grande échelle, de l'atmosphère à 12 niveaux isentropes pendant un intervalle de 12 heures. Une méthode établie parErtel combine l'équation de continuité et les équations de mouvement et aboutit à une relation explicite entre le réchauffement non adiabatique, la vorticity potentielle et la stabilité le long de trajectoires isentropes. Le résultat n'a qu'une exactitude approchée, et cela dans des conditions favorables seulement. On obtient une répartition utilisable du réchauffement non adiabatique au voisinage de la tropopause, du sol, au-dessus d'une couche de nuages ou d'air humide, ainsi qu'à l'intérieur des zones à forte condensation. Dans les régions à grande vorticity anticyclonique et à grande baroclinité, les valeurs calculées deviennent tout à fait inexactes par suite d'une approximation insuffisante et d'erreurs de mesure. Dans les régions à conditions favorables par contre, les valeurs calculées correspondent à celles que l'on peut tirer de la mesure des précipitations ou de celles que l'on mesure au sol, cela au signe et à un facteur 3 près. Le résultat de cette étude montre à nouveau que dans certaines régions ou certains laps de temps l'état de l'atmosphère peut être notablement conditionné par un réchauffement non adiabatique. Des épreuves faites pour l'une de ces régions montrent que le réchauffement non adiabatique obtenu par calcul est quantitativement aussi important pour la vitesse verticale résultante de l'air que le processus adiabatique.

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With 7 Figures     

A study of interacting multi-scale wind systems, Canterbury plains, New Zealand

Summary The wind regime of the Canterbury region, New Zealand, is composed of several interacting multi-scale wind systems all of which show strong diurnal periodicity. The dynamic orographic effect of the Southern Alps on the prevailing westerly flow results in perturbations to the pressure field and localized antitriptic airflow. Superimposed on this larger scale process are thermotopographic effects resulting from both regional and local land-sea thermal contrasts and slope heating. These processes act within an hierarchy of scales to produce a complex wind regime characterized by marked temporal variability, a layered vertical structure and the frequent occurrence of convergence lines and shear zones. The synergistic nature of the forcing mechanisms and the tendency for nocturnal decoupling of the boundary layer due to stability variations makes it difficult to differentiate and label discrete wind components.Attempts to simulate this regime using the Colorado State University mesoscale model showed that the model was unable to adequately resolve both the dynamic orographic effect and the local thermotopographic effect because of their differing scales of influence. These results suggest that a more holistic approach to both empirical and theoretical studies in such environments is required if more accurate wind field forecasting is to be achieved.

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Eine Studie zusammenwirkender Windsysteme verschiedener Größenordnungen, Canterbury Plains, Neuseeland

Zusammenfassung Das Windregime des Gebiets von Canterbury, Neuseeland, setzt sich aus verschiedenen zusammenwirkenden Windsystemen verschiedener Größenordnungen zusammen, die alle einen starken Tagesgang aufweisen. Der dynamisch-orographische Effekt der neuseeländischen Alpen auf die vorherrschende Westströmung führt zu Störungen im Druckfeld und lokalen Luftbewegungen im Lee. Diesem großräumigen Prozeß sind thermisch-topographische Effekte überlagert, die sowohl durch regionale als auch lokale thermische Unterschiede zwischen Land und Meer und die Erwärmung der Hangregion hervorgerufen werden. Die Vorgänge spielen sich in einer Hierarchie von Größenordnungen ab. Sie erzeugen ein kompliziertes Windsystem, das durch hohe zeitliche Variabilität, eine schichtweise thermische Struktur und häufige Konvergenz- und Scherungszonen gekennzeichnet ist. Die synergetische Natur der Antriebe und die Tendenz zum nächtlichen Entkoppeln der planetaren Grenzschicht aufgrund von Stabilitätsschwankungen macht es schwer, die einzelnen Windkomponenten zu trennen und zuzuordnen.Die Versuche, dieses Regime mit Hilfe des Mesoscale-Modells der Colorado State University zu simulieren, zeigten, daß es aufgrund der verschiedenen Größenordnungen des Einflusses nicht geeignet war, gleichzeitig den dynamisch-orographischen und den thermo-topographischen Effekt zu reproduzieren. Diese Ergebnisse legen sowohl für empirische wie für theoretische Untersuchungen einen holistischeren Ansatz nahe, um eine genauere Prognose des Windfeldes zu ermöglichen.

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With 11 Figures     

Seasonal heat storage in the ocean and heating of the atmosphere

Summary One method of computing the seasonal heat budget of the atmosphere involves the seasonal heat storage in the oceans. On the basis of bathythermograph data and ocean surface temperatures, the heat added to, or released by the ocean was computed month by month. The heat stored in the ocean was then compared withGabites' estimate of the heat added by radiation and by means of the latent heat of water vapor. From this comparison, the heating of the atmosphere was approximated. In middle latitudes, the net heating of the atmosphere is close to zero during most of the year, so that even the sign of the atmospheric heating is in doubt there. During most of the year, the atmosphere undergoes net heating in low latitudes, and net cooling in high latitudes. The excess is removed by motions of the atmosphere and the ocean.

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Zusammenfassung Eine Methode, das jahreszeitliche Wärmebudget der Atmosphäre zu berechnen, hat auch der Wärmespericherung in den Ozeanen Rechnung zu tragen. Auf Grund von Wasserthermographenwerten und Ozeanoberflächentemperaturen wurden die dem Ozean zugeführten oder von ihm abgegebenen Wärmemengen monatsweise berechnet. Die im Ozean gespeicherte Wärme wurde dann mit der vonGabites aufgestellten Schätzung der durch Strahlung und durch die latente Wärme des Wasserdampfs zugeführten Wärmeenge verglichen und von dieser Vergleichung wurde auf die Erwärmung der Atmosphäre geschlossen. In mittleren Breiten liegt der Erwärmungszuwachs der Atmosphäre während des Großteils des Jahres bei Null, so daß sogar das Vorzeichen der Erwärmung zweifelhaft ist. Während des Großteils des Jahres erfährt die Atmosphäre dagegen in niederen Breiten einen Wärmezuwachs, in hohen Breiten einen Überschuß an Abkühlung. Diese Überschüsse werden durch Bewegungsvorgänge in der Atmosphäre und im Ozean verfrachtet.

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Résumé Une méthode visant à calcular le bilan thermique annuel de l'atmosphère doit tenir compte de la chaleur mise en réserve dans les mers. Des mesures de température de l'eau de mer en profondeur et en surface permettent d'établir les quantités de chaleur fournies mensuellement à la mer ou enlevée à celle-ci. La chaleur accumulée fut alors comparée à celle qu'estimeGabites en considérant la chaleur fournie par rayonnement et par la chaleur latente de la vapeur d'eau; on en a tiré une conclusion relative au réchauffement de l'atmosphère. Aux latitudes moyennes, l'accroissement de chaleur de cette dernière est voisine de zéro la plus grande partie de l'année, de sorte que même le signe est douteux. Aux latitudes basses par contre l'atmosphère reçoit de la chaleur pendant la plus grande partie de l'année; elle en perd aux latitudes élevées. Ces gains et ces pertes s'équilibrent in globo par les mouvements de l'air et de l'eau.

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With 4 Figures

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Presented at the 11th General Assembly, IUGG (IAM), Toronto, Septemer 1957.

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Dedicated to Dr.Anders K. Ångström on the occasion of his 70th birthday.     

Equatorial westerlies over the Eastern hemisphere

Summary On the basis of extensive data of observations obtained by 272 aerological stations of the tropical zone and of radiosonde observations made in 16 Soviet oceanic expeditions the peculiarities of the equatorial westerlies in the Eastern hemisphere and their relationships with the entire mechanism of tropical circulation have been investigated. New data have been obtained on the structure, meridional extension, vertical distribution and velocity of the equatorial westerlies over Africa, the Indian ocean and the western part of the Pacific ocean. The relationship of equatorial westerlies with easterlies of the upper troposphere and with westerlies of middle latitudes is shown. In this context some features of monsoon circulation over the Guinea gulf, South-Eastern Asia and Northern Australia are discussed.Regularities of the annual migration of equatorial westerlies have been followed, the yearround existence of persistent westerlies in the lower troposphere near the equator being revealed. In order to look into the genesis and mechanism of existence of equatorial westerlies, the peculiarities of the many years distribution of cloudiness in the intertropical convergence zone (ITCZ) are considered using weather-satellite pictures presented in the US-catalogues. The features of zonal circulation in tropics are compared with the field of cloudiness of the ITCZ.

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Die äquatorialen Westwinde über der östlichen Hemisphäre

Zusammenfassung Auf Grund von umfangreichen Beobachtungsdaten von 272 Stationen in der Tropenzone und von Radiosondenbeobachtungen auf 16 sowjetischen ozeanischen Expeditionen sind die Eigenheiten der äquatorialen Westwindzone in der östlichen Hemisphäre und ihre Beziehungen zum ganzen Mechanismus der tropischen Zirkulation untersucht worden. Es sind neue Angaben über die Struktur, die meridionale Erstreckung, die vertikale Verteilung und die Geschwindigkeit der äquatorialen Westwinde über Afrika, über dem Indischen Ozean und über dem westlichen Teil des Pazifischen Ozeans gewonnen worden. Es wird die Beziehung der äquatorialen Westwinde zu den östlichen Winden der oberen Troposphäre und zu den Westwinden der mittleren Breiten gezeigt.In diesem Zusammenhang werden einige charakteristische Merkmale der Monsunzirkulation über dem Golf von Guinea, über Südost-Asien und über dem nördlichen Australien besprochen. Regelmäßigkeiten der jährlichen Verlagerung der äquatorialen Westwindzone sind verfolgt worden und die ganzjährige Existenz einer beständigen Westwindzone in der unteren Troposphäre nahe dem Äquator ist nachgewiesen worden. Um einen Einblick in die Entstehung und in den Mechanismus der Existenz äquatorialer Westwinde zu bekommen, sind die Besonderheiten der mehrjährigen Bewölkungsverteilung in der intertropischen Konvergenzzone (ITCZ) auf Grund der in den US-Katalogen veröffentlichten Wettersatelliten-Bilder in Betracht gezogen worden. Die Besonderheiten der zonalen Zirkulation in den Tropen sind mit den Bewölkungsfeldern der ITCZ verglichen worden.

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With 4 Figures     

A study of isobaric temperature differences over Alaska

Summary Daily isobaric temperature differences, for the 10 year period from June 1960 to May 1970, were computed for the following pairs of upper air stations in the Alaskan area: Anchorage—Fairbanks, Fairbanks—Nome, Fairbanks—Barrow, and St. Paul Island—Nome.The frequencies of changes of sign of temperature differences and frequencies of negative values were computed from day to day tabulations by months and by seasons. The distributions of these values with elevation are discussed.Since the temperature distribution in the atmosphere is also an indication of atmospheric circulation, the daily isobaric temperature differences were correlated for every station pair for different levels. The isobaric temperature differences at 700 and 500mb levels show the best correlation for all four pairs. In the great majority of cases the correlation coefficients for isobaric temperature differences at 700 and 100mb (lower stratosphere) levels are larger than those for the 700 and 300mb levels. The same holds for the 500 and 100mb levels in comparison to the 500 and 300mb levels.The distribution of correlation coefficients by months, seasons and years is discussed.

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Untersuchung der isobaren Temperaturdifferenzen über Alaska

Zusammenfassung Für zehn Jahre (Juni 1960 bis Mai 1970) wurden die täglichen isobaren Temperaturdifferenzen in den 700-, 500-, 300- und 100mb-Flächen über Alaska zwischen folgenden Stationspaaren berechnet: Anchorage—Fairbanks, Fairbanks—Nome Fairbanks—Barrow und St. Paul Island—Nome.Es wurden die Häufigkeiten der Vorzeichenänderungen und auch die Häufigkeiten der negativen Werte der täglichen Temperaturdifferenzen für die Monate und für die Jahreszeiten bestimmt. Die Verteilung dieser Werte mit der Höhe wird für die Stationspaare besprochen.Da die Verteilung der Temperatur in der Atmosphäre auch die Richtung der atmosphärischen Zirkulation andeutet, wurden die täglichen isobaren Temperaturdifferenzen für jedes Stationspaar für verschiedene Höhen korreliert. Die besten Korrelationen ergaben für alle Paare die Temperaturunterschiede im 700- und im 500mb-Niveau. Die Korrelationskoeffizienten für die isobaren Temperaturunterschiede im 700mb- und im 100mb-Niveau sind im allgemeinen größer als die Korrelationskoeffizienten für die isobaren Temperaturunterschiede im 700- und im 300mb-Niveau. Dasselbe gilt auch für die Korrelation zwischen den 500- und 100mb-Niveaus im Vergleich zur Korrelation zwischen den 500- und 300mb-Niveaus.Die monatlichen, jahreszeitlichen und jährlichen Verteilungen der Korrelationskoeffizienten werden besprochen.

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With 1 Figure     

Application of fourth-order finite differences to a baroclinic model of the atmosphere

Summary Fourth-order difference approximations are implemented in a three-parameter baroclinic quasigeostrophic model of the atmosphere based on a modified version of the Bushby-Whitelam [2] model, currently in use at the Israeli Meteorological Office. The fourth-order accurate numerical forecast on a mesh covering Europe and the Mediterranean regions results in improved locations of low- and high-pressure centres as compared with the second-order forecast. The scheme also yields better estimates of the changes in position and intensity of the synoptic systems. The fourth-order numerical forecast tends, however to lower the values at the pressure centres. This so-called pillow effect still has to be explained.

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Anwendung des Differenzenverfahrens vierter Ordnung auf ein baroklines Modell der Atmosphäre

Zusammenfassung Differenzenverfahren vierter Ordnung werden auf ein drei-Parameter baroklines, quasigeostrophes Modell der Atmosphäre angewendet. Dieses Atmosphärenmodell, welches zur Zeit am israelischen meteorologischen Büro benutzt wird, ist eine Modifikation des Bushby-Whitelam Modells [2]. Die numerische Vorhersage vierter Ordnung, die sich über Europa und das Mittelmeer erstreckt, ergibt eine bessere Lokalisierung der Hoch- und Tiefdruckzentren, als dies mit einer Vorhersage zweiter, Ordnung möglich wäre. Sie führt auch zu besseren Abschätzungen der Positions- und Intensitätsänderungen des synoptischen Systems. Anderseits aber strebt sie dazu, die Werte in den Druckzentren zu verringern. Dieser sogenannte pillow effect muß noch weiter untersucht werden.

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With 7 Figures     

The seasonal cycle of the global zonally averaged energy balance

Summary The annual and seasonal cycle of the global zonally averaged storage and transport of moist static energy (MSE), the surface eddy flux of MSE, and the radiation budget at the top of the atmosphere (TOA) and surface are investigated in this paper. We use the GFDL (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory) zonal mean data to compute the storage rate, divergence, and poleward flux of MSE. Surface eddy fluxes are determined based on an empirical formula developed from available climatological data. Radiative fluxes at the TOA and surface are computed from a radiation model. A number of significant features are illustrated by the present analysis in regard to the global annual and seasonal energy balance of the earth-atmosphere system. The storage/release rate of MSE is greater in spring and autumn than in summer and winter. The rate of poleward transport of MSE has a maximum at ~40°N and ~35°S with a value of ~3 × 10¹⁵ W. In terms of the radiation budget, the persistent ITCZ minimum and subtropical maxima of the IR flux distribution are reproduced well in the radiation parameterization program. The incoming solar flux maximum shifts from ~20°N in spring to ~40°N in summer due to the poleward increase in the fraction of daytime. Finally, an examination of the global surface energy balance reveals that the surface net fluxes derived from parameterizations for eddy and radiative fluxes agree well with values derived from observations. This agreement appears to imply that on the global mean, the physical parameterizations used in the present study are reliable in modeling the seasonal surface flux components.

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Zusammenfassung Der jährliche und jahreszeitliche Gang der globalen Zonenmittel der Speicherung und des Transports von latenter Energie (MSE), des Oberflächen-Eddy-Flusses der MSE und des Einstrahlungsbudgets an der Atmosphärengrenze (TOA) als auch auf der Erdoberfläche werden untersucht.Wir verwenden die GFDL Zonenmitteldaten, um die Ladung, Divergenz und den polgerichteten Fluß der MSE zu errechnen. Die Oberflächen-Eddy-Flüsse werden aufgrund einer empirischen Formel bestimmt, die mittels verfügbarer klimatologischer Daten erstellt wurde. Strahlungsflüsse auf der Oberfläche und der Atmosphärengrenze werden mittels eines Einstrahlungsmodells errechnet. Eine Reihe signifikanter Erscheinungen werden in der vorliegenden Analyse dargestellt mit Hinblick auf das globale jährliche und jahreszeitliche Energiegleichgewicht des Erde-Atmosphäre-Systems. Die Ladungs- und Entladungsrate des MSE ist im Frühjahr und Herbst größer als im Sommer und Winter. Die Spitzen des polgerichteten Transports der MSE liegen bei 40° N und 35° S mit einem Wert von ca. 3 × 10¹⁵ W. In bezug auf das Einstrahlungsbudget werden die persistenten ITKZ-Minima und die subtropischen Maxima der IR-Flußverteilung gut von dem Einstrahlungsparameterisierungsprogramm dargestellt. Die Sonneneinstrahlungsflußspitzen verschieben sich von 20° N im Frühjahr nach 40° im Sommer aufgrund der gegen den Pol hin zunehmenden Tageslänge. Zuletzt zeigen die Untersuchungen des globalen Oberflächenenergiegleichgewichts auf, daß die Oberflächennettoflüsse, abgeleitet von der Parameterisierung für Eddy- und Einstrahlungsflüsse, mit den beobachteten Werten gut übereinstimmen. Diese Übereinstimmung impliziert offensichtlich, daß im globalen Durchschnitt die physikalische Parametrisierung, die in dieser Studie angewendet wurde, verläßliche Modelle der jahreszeitlichen Oberflächenflußkomponenten liefern kann.

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With 8 Figures     

Low level wind shear and baroclinic growth of monsoon depression scale waves

Summary A quasi-geostrophic, linear stability analysis was carried out to find the effect of low level wind shear on the baroclinic growth of monsoon depression scale waves. The low level wind shear of the mean monsoon flow is altered by varying the surface wind, the position and the magnitude of the westerly maximum. The growth rate and phase velocity of the short unstable waves for all the cases of wind profiles are obtained. It is noticed that the growth rate and phase velocity of the depression scale waves (L2000 to 2500 km) are not influenced by small variations in the position or magnitude of the westerly maximum. But the growth rate of depression scale waves does depend on the average wind shear between 850–500 mb region.

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Zusammenfassung Die Scherung des Windes in den unteren Schichten und das barokline Wachstum von kurzen Wellen der MonsundepressionEs wurde eine quasigeostrophische, lineare Stabilitäts-analyse durchgeführt, um die Auswirkung der Windscherung in den unteren Luftschichten auf das barokline Wachstum von kurzen Wellen der Monsundepression zu studieren. Die Windscherung der mittleren Monsunströmung wird durch wechselnden Wind am Boden sowie die Lage und die Stärke des Westwindmaximums verändert. Für alle Fälle von Windprofilen wurde die Wachstumsrate und die Phasengeschwindigkeit der kurzen labilen Wellen (L2000 bis 2500 km) bestimmt. Man erkennt, daß beide von kleineren Änderungen in Lage und Stärke des Westwindmaximums nicht beeinflußt werden. Dagegen hängt die Wachstumsrate der kurzen Wellen der Monsundepression wohl von der mittleren Windscherung im Niveau zwischen 850 und 500 mb ab.

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With 5 Figures     

A unified theory of orographic influences upon cyclogenesis

Summary Cyclogenesis is known to take place frequently near the principal mountain complexes of the earth. However, a coherent and comprehensive theory of orographic cyclogenesis has never been offered in the literature. We propose here a unified theory of cyclogenesis in the presence of orography of various configurations, based on the generalization of a theoretical model concerning the interaction of baroclinic waves with local orography. This model has recently proved to be successful in accounting for some basic properties of Alpinecyclogenesis (Speranza et al. 1985). We consider, in particular, cyclogenesis in proximity of the Rocky Mountains (both to the west of the ridge, in the Gulf of Alaska, and to the east of it, over North America) and in proximity of the Himalaya-Tibetan Plateau.With regard to cyclogenesis over the Gulf of Alaska, results of numerical experiments, performed with the ECMWF model in order to isolate the orographic effects in realistic conditions, are also presented and compared with the theoretical results.

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Eine vereinheitlichte Theorie orographischer einflüsse auf die zyklogenese

Zusammenfassung Zyklogenese findet bekanntlich häufig in der Nähe der Hauptgebirgskomplexe der Erde statt. Dennoch wurde bis jetzt in der Literatur noch keine einheitliche und umfassende. Theorie orographischer Zyklogenese angeboten. Wir schlagen hier eine vereinheitlichte Theorie der Zyklogenese bei Vorhandensein einer Orographie mit unterschiedlichen Konfigurationen vor. Die Theorie basiert auf der Verallgemeinerung eines theoretischen Models über die Wechselwirkung von baroklinen Wellen mit der lokalen Orographie. Dieses Modell hat sich kürzlich bei der Erklärung einiger grundlegender Eigenschaften alpiner Zyklogenese als erfolgreich erwiesen (Speranza et al. 1985).Wir betrachten im besonderen die Zyklogenese in der Nähe der Rocky Mountains (sowohl westlich der Kette im Golf von Alaska als auch östlich davon über Nordamerika) und in der Nähe des Himalaya-Tibet-Plateaus.Hinsichtlich der Zyklogenese über dem Golf von Alaska werden auch Ergebnisse von numerischen Experimenten, die mit dem ECMWF-Modell durchgeführt wurden, um die orographischen Effekte unter realistischen Bedingungen zu isolieren, präsentiert und mit den theoretischen Ergebnissen verglichen.

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With 11 Figures     

Evaporation and radiation heat balance at the soil surface

Summary Evaporation from an area covered with short clover-grass has been determined by means of evapotranspirometers (4 m²), open (12 m²) and screened (1/3 m²) evaporimeters, and it has been estimated on the basis ofPenman's andThornthwaite's theories, too. The results of the measurements with the various instruments are compared with each other and with the results derived from the cited theories.Further, radiation heat balances have been made, including evaporation and heating of soil and atmosphere.

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Zusammenfassung Die Verdunstung über einer mit kurzem Kleegras bedeckten Fläche wurde mittels Evapotranspirometern (4 m²), offenen (12 m²) und abgeschirmten (1/3 m²) Evaporimetern gemessen und auch auf Grund vonPenmans undThornthwaites Theorien berechnet. Die Meßergebnisse der verschiedenen Instrumente werden untereinander verglichen und auch den mittels der angeführten Theorien abgeleiteten Resultaten gegenübergestellt.Weiters wurde eine Strahlungs-Wärme-Bilanz aufgestellt, die auch die Verdunstung und die Erwärmung von Boden und Atmosphäre berücksichtigt.

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Résumé On a mesuré l'évaporation sur une surface recouverte de trèfle court à l'aide d'évapotranspiromètres (4 m²) et d'évaporimètres ouverts (12 m²) et protégés (1/3 m²); les résultats de mesures, furent comparés entre eux et avec la théorie dePenman etThornthwaite.Puis on a dressé un bilan radiatif tenant compte, de l'évaporation et du réchauffement du sol et de l'atmosphère.

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With 8 Figures     

Investigations of the 500mb level in relation to the general circulation

Summary The redistribution of kinetic energy in the 500mbar level is studied for 1966 as well as for 1967. The total kinetic energy is split up in three parts: a) the energy due to the mean flow, b) the energy due to eddies with a period of time longer than a month and c) the energy due to eddies with a period of time less than a month but longer than one day.The transport of these energies takes place in formally three different ways, namely by the mean flow, by longperiod and shortperiod eddies (or monthly and daily eddies).Both the transports in zonal and meridional direction are studied. As will be shown in section 2, this yields 16 transportterms. It turns out that for the 500mbar level in the region from 100°W to 30°E and from 30°N to 65°N and based on geostrophic approximated winds: a) the longperiod eddies are important, b) the role of the longperiod eddies as well as the role of the shortperiod eddies decreases with increasing latitude and c) the zonal transports and the divergence of those transports are mostly larger than the meridional transports, and the divergence of the meridional transports.

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Untersuchungen der 500 mbar-Fläche in bezug auf die allgemeine Zirkulation,

Zusammenfassung Die Verteilung der kinetischen Energie im 500mb-Niveau wird für die Jahre 1966 und 1967 untersucht. Die gesamte kinetische Energie wird dabei in drei Teile zergliedert: a) die kinetische Energie der mittleren Strömung, b) die Energie aus länger als einen Monat andauernden Wirbeln und c) die Energie aus kürzer als einen Monat, aber länger als einen Tag andauernden Wirbelelementen.Der Transport dieser Energien erfolgt formal auf drei verschiedenen Wegen, nämlich durch die mittlere Strömung, durch lang- und kurzperiodige Wirbelelemente (Turbulenzelemente von Monatsdauer bzw. von Tagesdauer). Es werden die Transporte in zonaler und in meridionaler Richtung untersucht; daraus ergeben sich 16 Transportterme. Für die Region von 100°W bis 30°E und 30°N bis 65°N erweist sich unter Zugrundelegung geostrophisch approximierter Winde, a) daß langperiodige Wirbel von Bedeutung sind, b) daß die Bedeutung langperiodiger wie auch kurzperiodiger Wirbelelemente mit zunehmender geographischer Breite abnimmt und c) daß die zonalen Transporte und ihre Divergenz meistens größer sind als die meridionalen Transporte und die Divergenz meridionaler Transporte.

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With 25 Figures     

An investigation of the vergence field of the wind and ocean currents of the Indian ocean

Summary In order to study the effect of the differential heating on the large scale sea surface flow pattern of the atmosphere vergence charts of the horizontal wind were constructed (January and July) and compared with the isotherm charts of the surface temperatures. For January a significant relation between the temperature field and the vergence field was found and this relation was as anticipated: convergence over the relatively warmer areas and divergence over the relatively colder areas. This effect is more pronounced at lower latitudes.The vergence chart of the ocean currents (January) shows in the region of the equatorial counter current a distribution of the vergence that is in good agreement with the scheme of the vertical circulation within the equatorial region of the Atlantic as proposed byA. Defant.

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Zusammenfassung Zur Untersuchung der Auswirkung einer unterschiedlichen Erwärmung auf die großräumigen Strömungsformen der Atmosphäre über der Meeresoberfläche wurden Vergenzkarten der horizontalen Winde für Januar und Juli konstruiert und mit den Isothermenkarten der Oberflächentemperaturen verglichen. Für Januar wurde eine signifikante Beziehung zwischen dem Temperaturfeld und dem Vergenzfeld gefunden. Es zeigte sich Konvergenz über relativ wärmeren Gebieten und Divergenz über relativ kälteren Gebieten. Dieser Zusammenhang tritt in niedrigeren Breiten deutlicher in Erscheinung. Die Vergenzkarte der Meeresströmungen (Januar) zeigt im Gebiete des äquatorialen Gegenstromes eine Vergenzverteilung, die mit dem vonA. Defant angegebenen Schema der Vertikalzirkulation im äquatorialen Gebiet des Atlantiks in guter Übereinstimmung steht.

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Résumé Dans le but d'étudier l'effet d'un réchauffement inégal sur les systèmes de circulation atmosphérique à grande échelle au-dessus des océans, l'auteur a dressé des cartes de divergence des vents horizontaux en janvier et en juillet, et les a comparées aux cartes d'isothermes de surface. En janvier il existe une relation significative entre les champs de température et de divergence; il y a convergence sur les régions relativement chaudes, et divergence sur les régions relativement froides. Cette relation est particulièrement nette aux basses latitudes. La carte de divergence des courants marins (janvier) montre dans la région du contre-courant équatorial une distribution de la divergence qui s'accorde avec le schéma de la circulation verticale donné parA. Defant pour la zone équatoriale de l'Atlantique.

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With 10 Figures     

The summer radiation and heat budget of the Arctic and Antarctic

Summary For two pairs of arctic and antarctic stations, one coastal and one mountainous, an intercomparison between the summer radiation and surface energy budgets was carried out. The station pairs were similar in both latitude and altitude. It was found that the global radiation was larger for both antarctic stations. This is the result of a smaller Earth-Sun distance and cleaner atmosphere in Antarctica. Cloudiness, and for the arctic mountainous station substantial screening of the sun, also contributed. Further, large differences were found in the albedo. In the Arctic, the summer surfaces considered were bare tundra and melting snow, with respective albedos of 20 and 59%, while in Antarctica the surfaces considered were melting and dry snow, with albedos of 67 and 83% respectively.This results in a less positive radiation balance at both antarctic stations, despite the higher incoming global radiation. In turn, less sensible heat transfer from the surface to air results in lower temperatures in the Antarctic. The reduced rate of evaporation in Antarctica results in a drier atmosphere and less cloudy conditions.

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Zusammenfassung Für jeweils zwei arktische und antarktische Stationen, von denen jeweils eine an der Küste, eine in den Bergen liegt, wurden Vergleiche in bezug auf sommerliche Strahlungs- und Oberflächenenergiebilanz angestellt. Die Stationen liegen auf vergleichbarer Höhe und Breite. Es hat sich gezeigt, daß die Gesamt-Einstrahlung in den antarktischen Stationen größer war, aufgrund geringerer Erde-Sonnen-Distanz und der reineren Atmosphäre. Bewölkung und vor allem die für die arktischen Gebirgsstationen ausschlaggebende Sonnenabschirmung tragen auch zu dieser Differenz bei. Weiters wurden starke Albedounterschiede beobachtet. In der Arktis waren die Beobachtungsoberflächen im Sommer offene Tundra und schmelzender Schnee mit einer Albedo von 20 bzw. 59%, während die Antarktisoberflächen, nasser und trockener Schnee, eine Albedo von 67 bzw. 83% aufwiesen.Dies ergibt eine weniger positive Strahlungsbilanz für die beiden antarktischen Stationen trotz höherer Gesamteinstrahlung. Infolgedessen bewirkt die geringere Wärmeabgabe des Bodens an die Luft niedere Temperaturen in der Antarktis. Geringere Verdunstung ergibt somit geringere Bewölkung und eine trockenere Atmosphäre über der Antarktis.

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With 5 Figures     

Klimatische Tendenzen und Untersuchungen zur allgemeinen Zirkulation

Zusammenfassung Einige Beobachtungsdaten aus dem Winter 1962/63 werden sowohl in bezug auf neuere als auch auf langfristige klimatische Tendenzen diskutiert. Der Abkühlung der Weltklimate seit etwa 1940 ist bisher praktisch noch nicht viel Beachtung geschenkt worden, obwohl sie die Häufigkeit strengen Winterwetters beeinflußt hat. Dies ist vielleicht teilweise durch die künstliche Erwärmung der Städte zu erklären, die unter starken niedrig liegenden Temperaturinversionen im Winter am wirksamsten ist. Ferner wird über Untersuchungen der Änderungen der allgemeinen atmosphärischen Zirkulation berichtet. Diese zeigen den Mechanismus auf, durch den aufeinanderfolgende langfristige Klimaänderungen zustandegekommen sind: Die Abkühlung in den Jahren von 1300 bis 1600 und die Erwärmung in den Jahren von 1700 bis etwa 1930 werden mit einer Abschwächung beziehungsweise Verstärkung der Zirkulation bzw. mit entsprechenden Änderungen der Wellenlänge der zirkumpolaren Westdrift und einer Durchdringung der höchsten Breiten durch Warmluftzufuhr und Zyklonenzugbahnen in Verbindung gebracht. Eine Umkehr des Trends kann unter Verwendung dieser Zirkulations-Aspekte bereits früher entdeckt werden — schon 30 oder mehr Jahre früher — als durch Untersuchung der Temperaturen in der Arktis und anderswo, der Ausdehnung der Eisbedeckung usw. Es ist wahrscheinlich, daß die Abkühlung und die Zunahme des Eises, die jetzt speziell im europäischen Sektor zu beobachten sind, eine Reaktion darstellen auf die neuere Tendenz zu schwächerer zonaler Zirkulation hin und zu einer Westwärts-Verschiebung des Höhentroges im europäischen Sektor, die eine zunehmende Häufigkeit nördlicher Bodenwinde im Sektor zwischen Grönland und dem Ural begünstigt. Die Eislage in den nördlichen Meeren im Februar 1963 läßt sich nur mit den schlimmsten Jahren des 17. und 18. Jahrhunderts vergleichen.

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Summary Some figures for winter 1962/63 are examined in relation to both recent and long-term climatic trends. The cooling of world climates since about 1940 has not yet received much notice from the practical point of view, though it has affected the frequency of difficult winter weather. The oversight is perhaps partly explained by the increasing artificial warmth of the cities, which is most effective under strong low-level temperature inversions in winter. Studies of changes in the general atmospheric circulation are described. These show the mechanism by which successive long-term changes of climate have been achieved—cooling from 1300 to 1600 and warming from 1700 to about 1930—was associated respectively with weakening and strengthening circulation and corresponding changes of (a) wavelength in the circumpolar westerlies (b) penetration of the highest latitudes by advected warm air and depression tracks. Reversal of trend is detected earlier, already 30 years or more ago, in these aspects of the circulation than when one examines temperatures in the Arctic and elsewhere, extent of ice etc. It seems probable that the cooling and increase of ice now to be observed particularly in the European sector are a response to the recent trend towards weaker zonal circulation and a westward shift of the upper trough in the European sector which favours increased frequency of northerly surface winds in the sector between Greenland and the Urals. The ice situation on the northern seas in February 1963 appears fully comparable only with the worst years of the 17th and 18th centuries.

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Résumé On discute ici quelques observations de l'hiver 1962–1963 à la lumière de tendances climatologiques tant récentes qu'à long terme. Jusqu'ici, on n'a pas accordé beaucoup d'attention au refroidissement des climats de notre globe depuis 1930, bien que ce refroidissement ait influencé déjà le nombre des hivers rigoureux. Ce peu d'attention s'explique peutêtre par le chauffage artificiel des villes, chauffage qui est particulièrement efficace au-dessous de fortes inversions thermiques situées en hiver à basse altitude. On rapporte en outre sur des recherches concernant des changements de la circulation atmosphérique générale. Ces changements montrent le mécanisme par lequel les modifications successives du climat à long terme se sont produites. On met le refroidissement des années 1300 à 1600 en relation avec un ralentissement de la circulation et le réchauffement de 1700 à 1930 avec une accélération de cette circulation. On peut faire le même raprochement pour des modifications similaires de la longueur d'ondes du courant circumpolaire d'ouest et la pénétration des afflux d'air chaud et des trajectoires des cyclones aux latitudes les plus grandes. Une inversion de la tendance du climat peut être reconnue bien à l'avance—30 ans et plus—en utilisant ces nouveaux aspects de la circulation, qu'en utilisant les températures de l'arctique et d'ailleurs, l'extension de la calotte glaciaire, ou d'autres critères. Il est probable que le refroidissement et l'augmentation de la glace, visibles actuellement surtout dans le secteur européen, ne sont qu'une réaction aux nouvelles tendances de ralentissement de la circulation zonale et d'un déplacement vers l'ouest du creux dépressionnaire en altitude du secteur européen, ce qui favorise une fréquence accrue des vents du nord au sol entre le Groenland et l'Oural. La position des glaces dans les mers du nord en février 1963 ne peut être comparée qu'aux pires années des 17ème et 18ème siècles.

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Mit 5 Textabbildungen     

Air-sea fluxes over the global oceans during the FGGE year

Summary Vertical fluxes of momentum, sensible and latent heat have been estimated over the surface of the global oceans. A three-dimensional mesh grid 32 longitude points, 17 latitude points and 365 days from December 1, 1978 to November 30, 1979 is used to obtain seasonal and annual mean values of the surface fluxes. The global climatology shows the seasonal variation, the continental influence, the principal ocean currents and the typical middle latitude (30°–50°) and tropical effects (30°S–30°N). The annual mean of latent heat shows greater flux over the subtropical regions (~ 280 W/m²) than in the polar regions (~ 80 W/m²). On the other hand, the annual mean of sensible heat shows greater flux over the polar regions (~ 100 W/m²) than in the tropics (~ 40 W/m²). Time series analyses of the daily estimates of the surface fluxes show greater energy at high frequencies due to the surface effect; however, the low-frequency spectra show relatively high energy at the 30- to 50-day mode, especially for the middle latitude regions. The 30–50 day filtered data for the surface fluxes, presented in time/latitude cross-sections for the middle latitude regions show a westerly wave propagation with wave numberK = 2 and phase speed of the order of 12 degrees/day from June to August over the southern hemisphere at 55°S.

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Zusammenfassung Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit der Einschätzung der vertikalen Impuls-Flüsse und der Flüsse von sensibler und latenter Wärme über der gesamten Meeresoberfläche. Ein dreidimensionales Gitter mit 32 × 17 Punkten und Daten von 365 Tagen (von 1. 12. 1978 bis 30. 11. 1979) wird benutzt, um sowohl Jahreszeiten als auch Jahresmittelwerte der Oberflächenflüsse zu erhalten. Die globale Klimatologie zeigt die jahreszeitlichen Schwankungen, den kontinentalen Einfluß, die wichtigsten Meeresströmungen und die typischen Effekte der mittleren Breiten (30°–50°) und der Tropen (30°S–30°N). Das Jahresmittel latenter Wärme weist größere Flüsse über subtropischen Regionen (ca. 280 W/m²) als über polaren Regionen (ca. 80 W/m²) auf, während andererseits das Jahresmittel sensibler Wärme über Polarregionen (ca. 100 W/m²) größere Flüsse als über den Tropen (ca. 40 W/m²) aufweist. Zeitreihen-Analysen der täglichen Schätzwerte von Oberflächenflüssen deuten auf mehr Energie bei hohen Frequenzen aufgrund des Oberflächeneffekts hin; in jedem Fall zeigen die Niederfrequenz-Spektren relativ hohe Energie in den 30 – 50-Tage-Perioden, besonders für mittlere Breiten. Die über einen Zeitraum von 30 – 50 Tagen gesammelten Daten der Oberflächenflüsse dargestellt in Zeit-Breiten-Querschnitten für mittlere Breiten zeigen von Juni bis August über der südlichen Hemisphäre bei 55°S eine Ausbreitung der westlichen Wellen mit der WellenzahlK = 2 und einer Phasengeschwindigkeit im Ausmaß von 12° pro Tag.

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With 7 Figures